扫描半导体激光器技术研究及在光纤传感中的应用

发布时间：2017-08-02 21:07

  本文关键词：扫描半导体激光器技术研究及在光纤传感中的应用

  更多相关文章： 半导体激光器 波长可调 光纤光栅 解调 光纤传感

【摘要】：光纤光栅传感技术经过三十余年的发展,已广泛应用于工业安全、国防军工、基础设施、工程建筑等诸多领域,主要监测环境温度、火灾,结构件的应力、应变、位移、加速度等等。与传统电子类传感器相比,光纤传感具有抗干扰能力强、长期使用稳定可靠、量程大、测量精度高等优点；同时,光纤光栅制作工艺成熟、制作成本低廉、封装技术成熟,使得该技术自诞生之日起便得到了广泛关注。近些年来,采用新的、先进的解调技术的光纤传感系统和在诸多新领域的应用技术相继被报道,在各个工程领域长期在线监测也验证了其长期可靠性。在这些系统里,核心部件均为国外进口,成本较高,制约了其市场推广,也限制了光纤传感行业的快速发展。扫描半导体激光器技术是近两年发展而来的,它在光纤通信、光学检测、光学传感的诸多领域都显现出了极大的优势。运用扫描激光器技术进行光纤光栅光谱采集和光谱分析,是当前光纤光栅解调的诸多技术方案中的很重要的一种。SG-DBR半导体激光器可以实现C band或L band的波长快速调谐,具备了被用作光纤光栅解调系统的扫描光源的前提。但是目前通讯系统中都是ITU波长,对光纤光栅解调而言点数太少。本文设计了能够实现扫描步进1GHz的波长可调谐激光器模块,可以进行高精度、快速的光纤光栅解调。本文结合工作实际和工作经验,首先介绍扫描半导体激光器的技术发展历史,和光纤光栅解调常用技术方案,重点介绍基于扫描半导体激光器器的光纤光栅解调系统,然后对设计的光纤光栅解调系统进行性能测试和评估。
【关键词】：半导体激光器 波长可调 光纤光栅 解调 光纤传感
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248.4;TP212
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-13
• 1.1 课题研究的背景及意义11-12
• 1.2 论文结构12-13
• 第二章 光纤光栅解调技术13-26
• 2.1 边缘滤波器法13-14
• 2.2 可调谐滤波器法14-17
• 2.3 扫描DFB激光器法17-19
• 2.4 红外CCD的光谱分析19-20
• 2.5 FFP扫描激光器法20-25
• 2.6 小结25-26
• 第三章 可调谐激光器技术的发展及现状26-35
• 3.1 技术概述26-27
• 3.2 分布反馈式可调激光器(DFB)27-30
• 3.3 外腔调制激光器(ECL)30-31
• 3.4 分布布拉格反射式可调激光器(DBR)31-32
• 3.5 集成可调谐激光器模块(ITLA)32-33
• 3.6 小结33-35
• 第四章 波长可调谐半导体激光器模块设计开发35-47
• 4.1 MGYL结构的SG-DBR激光器控制技术35-40
• 4.2 波长可调谐半导体激光器模块开发设计40-46
• 4.2.1 硬件设计40-41
• 4.2.2 校正方法41-42
• 4.2.3 功率特性验证42-43
• 4.2.4 输出频率特性验证43-45
• 4.2.5 高低温特性测试45-46
• 4.3 小结46-47
• 第五章 基于可调谐半导体激光器的光纤光栅解调仪47-60
• 5.1 高精度光纤光栅解调仪47-56
• 5.1.1 设计方案47-49
• 5.1.2 光纤光栅寻峰算法49-51
• 5.1.3 上位机软件的设计与开发51-52
• 5.1.4 性能评估52-56
• 5.2 高速光纤光栅解调仪56-58
• 5.3 小结58-60
• 第六章 总结和展望60-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 学位论文评阅及答辩情况表66

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本文编号：611214